[东京宣言40年]②三星半导体面临“量子飞跃”课题

by Kim Pyeonghwa

Published 07 Feb.2023 08:00(KST)

Updated 07 Feb.2023 09:37(KST)

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未来40年，推动技术跃升

[亚洲经济金平和记者] 三星电子40年的半导体史，就是技术“超越式差距”的历史。其结果是，在存储半导体领域登上了世界前列。然而在系统半导体市场，三星仍然是追赶第一名的“追击者”。今后迎来的下一个40年，将面临新的技术课题，需要实现意味着迈向另一维度的“量子飞跃”。

自“东京宣言”以来，三星电子以极快速度壮大半导体业务。1985年实现半导体出口1亿美元，次年又开发出1M DRAM，奠定了技术自立的基础。1992年，三星全球首次开发出64M DRAM，三星的存储器领导力历史由此开启。实际上，三星电子当年首次在全球DRAM市场按出货量计算跃居第一。韩国政府认为64M DRAM具有重大的历史价值，于2020年将其指定为国家重要科学技术资料。

1992年开发的三星电子64M DRAM / 图片来源三星半导体官网

三星电子于1993年登上全球存储半导体市场第一的宝座，持续开发冠以“全球首款”之名的DRAM。进入2000年代后，又在NAND闪存市场不断扩大影响力。2013年推出了采用垂直（V）堆叠单元方式的24层V-NAND。三星摆脱了在狭小面积内硬塞电路的做法，转而像“垒高塔”一样设计半导体，这成为NAND行业层数竞赛的信号弹。目前，三星在DRAM和NAND市场均稳居第一，尤其在DRAM市场的市占率维持在约40%，处于高位。

不过，三星的“第一神话”仅限于存储市场。在规模已超过存储的系统半导体市场，三星始终位居第二，是追赶者。在图像传感器市场追赶日本索尼，在晶圆代工（半导体代工生产）市场则追赶台湾台积电（TSMC）。尤其是在成长性较高的晶圆代工市场，三星始终未能明显缩小市占率差距，原因在于其在产能（Capacity）、良率（成品中合格品比例）、设计资产（知识产权）等方面竞争力不足。

今后到来的技术变革同样是一大难题。业内迄今主要通过缩小电路线宽、提高集成度来提升半导体性能。以三星电子为例，其已将半导体电路线宽缩小到3纳米（nm，1nm为10亿分之一米），以此展示技术实力。但进入1纳米时代后，集成度可能难以进一步提升。线宽必须缩小到埃（1埃为0.1纳米）级别，在这种情况下，将出现仅靠电子工程难以解决的难题。这就需要以原子为单位的全新量子计算，从实际角度看，其实现可能性非常有限。

KAIST电气与电子工程系教授 Kim Jungho 表示：“今后大约10年内，仍将延续当前这种缩小线宽的竞争趋势，”并预测称：“技术水平大概会在1纳米左右停滞不前。”他还补充说：“30至40年后，随着人工智能（AI）发展，用电量和数据量将大幅增加，基于现有半导体的计算方式将遭遇极限，届时必须出现新的技术。”

三星电子正致力于研发（R&D），以其作为实现半导体“超越式差距”的引擎。通过负责考察至少5年后将被采用的下一代材料和设备的三星综合技术院（SAIT），以及负责研究前一阶段可适用技术的半导体研究所等机构，三星在全方位布局未来技术。到2028年之前，三星将投资20万亿韩元，在器兴园区建设“器兴研发园区”。器兴研发园区将成为下一代半导体的核心研究基地。

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本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。